解题思路:(1)根据硫酸的质量守恒计算硫酸和水的体积比;
(2)先根据氢气的体积计算生成氢气需要铁的质量及生成的二价铁离子的物质的量,再根据总减少的铁的质量减去生成氢气需要铁的质量即为与三价铁离子反应需要铁的质量,根据与三价铁离子反应铁的质量计算三价铁离子的物质的量和生成二价铁离子的物质的量,总二价铁离子的物质的量减去上述二价铁离子的物质的量即为原溶液中二价铁离子的物质的量,三价铁离子的物质的量与原溶液中二价铁离子和三价铁离子之和的比值即为氧化率;
(3)①采用极限法计算与固体混合物反应需要的高锰酸钾的物质的量,剩余的高锰酸钾与(NH4)2Fe(SO4)2溶液反应计算需要的(NH4)2Fe(SO4)2溶液的体积;
②先根据(NH4)2Fe(SO4)2的物质的量计算与其反应的高锰酸钾的物质的量,设固体混合物中两固体的质量,根据两固体的质量计算需要的高锰酸钾的物质的量,然后列式计算出两固体的质量,根据质量分数公式计算即可.
(1)设浓硫酸的体积为xmL,水的体积为ymL;稀释前后硫酸的质量不变,
所以[1.84x×98%/1.84x+1.0y×100%=28%,解得x:y=1:4.6,故答案为:4.6;
(2)设与酸反应生成氢气需要的铁的质量为x,生成的硫酸亚铁的物质的量为y,
Fe+2H+=Fe 2++H2 ↑
56g1mol22.4L
xy0.224L
解得x=0.56g,y=0.01mol,
与Fe3+反应需要的铁的质量为5.00g-3.88g-0.56g=0.56g,
与铁反应需要的三价铁离子的物质的量为m,生成的二价铁离子的物质的量为n,
Fe+2Fe3+=3Fe2+
56g 2mol3mol
0.56g mn
解得m=0.02mol,n=0.03mol,
所以原来溶液中二价铁离子的物质的量为0.14mol-0.01mol-0.03mol=0.1mol,
所以氧化率为
0.02mol
0.1mol+0.02mol=16.7%,
故答案为:16.7%;
(3)①高锰酸钾的物质的量为:0.040L×0.150mol/L=0.006mol,
假设固体混合物全部为Cu2S,需要高锰酸钾的物质的量为x,
8MnO4-+5Cu2S+44H+=10Cu2++5SO2+8Mn2++22H2O
8 5
x
0.4g
160g]
x=0.004mol
剩余的高锰酸钾的物质的量为0.006mol-0.004mol=0.002mol,
0.002mol高锰酸钾和(NH4)2Fe(SO4)2溶液完全反应.
MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O
1mol5mol
0.002mol1×10-3VL×0.2mol/L
解得V=50,
假设固体混合物全部为CuS,需要高锰酸钾的物质的量为y,
6MnO4-+5CuS+28H+=5Cu2++5SO2+6Mn2++14H2O
6 5
y[0.4g/96g]
y=0.005mol
剩余的高锰酸钾的物质的量为0.006mol-0.005mol=0.001mol.
0.001mol高锰酸钾和(NH4)2Fe(SO4)2溶液完全反应.
MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O
1mol 5mol
0.001mol 1×10-3VL×0.2mol/L
解得V=25,
故答案为:25<V<50;
②若V=35,与35mL(NH4)2Fe(SO4)2溶液完全反应需要高锰酸钾的物质的量为:
MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O
1mol 5mol
0.014mol0.035L×0.2mol/L
所以高锰酸钾的物质的量为0.0014mol,
故与固体混合物反应的高锰酸钾的物质的量为0.006mol-0.0014mol=0.0046mol,
设Cu2S的质量为xg,CuS的质量为yg,x+y=0.40g.
8MnO4-+5Cu2S+44H+=10Cu2++5SO2+8Mn2++22H2O
8mol 800g
0.01xmol xg
6MnO4-+5CuS+28H+=5Cu2++5SO2+6Mn2++14H2O
6mol480g
0.0125ymolyg
x+y=0.4
0.01xmol+0.0125ymol=0.0046mol
解得
点评:
本题考点: 硫酸亚铁的制备;有关范围讨论题的计算.
考点点评: 本题考查了根据方程式进行有关计算,难度较大,注意解答讨论题时采用极限法,根据极限法计算出其取值范围.